DE3925283A1

DE3925283A1 - Verfahren und vorrichtung zum gleichmaessigen beschichten groesserer flaechen

Info

Publication number: DE3925283A1
Application number: DE19893925283
Authority: DE
Inventors: Thomas Dr Krug; Klemens Ruebsam; Jochen Heinz
Original assignee: Leybold AG
Current assignee: Balzers und Leybold Deutschland Holding AG
Priority date: 1989-05-22
Filing date: 1989-07-31
Publication date: 1990-11-29

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum gleichmäßigen Beschichten größerer Flächen, beispielsweise von Folien, mit einem zu verdampfenden Werkstoff, insbesondere Rein aluminium, wozu der Beschichtungswerkstoff in einem in einer Vakuumkammer angeordneten Verdampferschiffchen aufgeschmolzen wird, sowie eine Vorrichtung zur Durch führung des Verfahrens, bestehend aus mindestens einem in der Leistung steuerbaren, durch Stromdurchgang beheizten, auf stützenförmig ausgebildeten elektrischen Zuleitungen gehaltenen, vorzugsweise aus Bornitrit und/oder Titandi borit gebildeten trogartigen Verdampferschiffchen und einem von einer ortsfest gelagerten Vorratsrolle abwik kelbaren und aus dem im Verdampferschiffchen zu verdamp fenden Material bestehenden, zum Zwecke des Nachchargie rens zuführenbaren Draht.

Bei den Vorrichtungen der in Frage stehenden Art handelt es sich um Verdampfungseinrichtungen, die meist aus mehre ren, in einer Reihe angeordneten Verdampferelementen von im wesentlichen gleicher Bauart bestehen. Sie werden in den Fällen eingesetzt, in denen eine größere Fläche mög lichst gleichmäßig mit dem zu verdampfenden Stoff be schichtet werden soll. Besonders hohe Anforderungen an eine gleichmäßige Niederschlagsrate bzw. Schichtdicken verteilung werden bei Bedampfungsanlagen für die Bedamp fung von Bändern und Folien mit erheblichen Breiten ge stellt. Hierbei wird ein Band mit großer Geschwindigkeit oberhalb einer Verdampfungsanordnung bewegt. Aufgrund der bei solchen Bändern auftretenden Randeffekte und der bei einzelnen Verdampfern auftretenden Dampfstrahlen mit Vorzugsrichtung können breite Bänder mit einem einzigen Verdampfer nicht gleichmäßig beschichtet werden, auch dann nicht, wenn der Verdampfer eine Länge besitzt, die im wesentlichen der Breite des Bandes entspricht. Als Grund hierfür ist die Unmöglichkeit anzusehen, einzelne Zonen eines solchen langen Verdampfers getrennt in Rich tung auf eine höhere oder niedrigere Verdampfungsrate zu steuern bzw. zu regeln.

Darüber hinaus besteht aber auch das Problem, daß der sich in den einzelnen Verdampfern bildende Pool von geschmolzenem Material insbesondere im Falle von Rein aluminium instabile Zustände aufweist, so daß Spritzer ausgelöst werden, die zu Pinholes bzw. zu Ungleichmäßig keiten auf der Folie führen. Sollen solche mit Ungleich mäßigkeiten versehene Folien beispielsweise als Konden satorfolien verwendet werden, so führt das wieder zu elektrisch ungleichmäßigen Leistungsdaten bei ansonsten gleichartigen Kondensatoren; d.h. Kondensatoren von ansonsten gleicher Größe und Bauart weisen eine unter schiedliche elektrische Leistungsfähigkeit auf.

Im Falle, daß sehr schmale Bänder aus der beschichteten Folie geschnitten werden sollen, kommt es darüber hinaus oftmals im Bereich von Pinholes zu Bandrissen.

Der vorliegenden Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren und eine Vorrichtung der eingangs geschilderten Art zu schaffen, die geeignet sind, die Qualität, d.h. die Gleichmäßigkeit und Fehlerfreiheit der aufgedampften Schicht, entscheidend zu verbessern.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Verfahren gelöst, bei dem dem aufgeschmolzenen Werkstoff Wolfram, Tantal, Molybdän, Zirkon oder Elemente der Seltenen Erden in Form eines Blechzuschnitts oder in Draht-, Pulver- oder Granulatform zugegeben wird, wobei sich eine Legie rung ergibt, die den Pool flüssigen Werkstoffs stabili siert und das Auslösen von Spritzern vermeidet.

Vorzugsweise findet dabei eine Vorrichtung Verwendung, bei der ein von einer zweiten ortsfest gelagerten Vor ratsrolle abwickelbarer und der Schmelze zuführbarer Draht aus Wolfram, Tantal, Molybdän, Zirkon oder Elementen der Seltenen Erden vorgesehen ist.

Anstelle der zweiten Vorratsrolle für die Zuführung eines Drahts kann auch ein in unmittelbarer Nachbarschaft des Verdampferschiffchens angeordneter Behälter zur Aufnahme von Pulver oder Granulat aus Wolfram, Tantal, Molybdän, Zirkon oder Elementen der Seltenen Erden und ein vom Behälter zum Verdampferschiffchen geführten Rohrstutzen mit in diesem eingeschalteter Dosier- und/oder Rüttelein richtung für die programmierte Zumessung des Pulvers bzw. Granulats zur Schmelze im Verdampferschiffchen vorgesehen sein.

Die Erfindung läßt die verschiedensten Ausführungsmög lichkeiten zu; eine davon ist in der anhängenden Zeich nung wiedergegeben, die einen Schnitt quer durch die Vorrichtung zeigt, wobei die Darstellung rein schematisch ist.

In der Zeichnung ist mit 10 ein Verdampferschiffchen bezeichnet, welches in seinem mittleren Teil eine Ausnehmung 11 zur Aufnahme des geschmolzenen und zu verdampfenden Materials 12 enthält. Da das Verdampfer schiffchen durch Stromdurchgang beheizbar ist, besteht es aus einem elektrisch leitfähigen Material. Hierfür kommen beispielsweise hochtemperaturbeständige Werkstoffe wie Bornitrit und/oder Titandiborit in Frage.

Das zu verdampfende Material wird während des Betriebes kontinuierlich in Form eines Drahtes 13 von einer Vor ratsrolle 14 zugeführt. Das Verdampferschiffchen 10 ist an seinem einen Ende unter guter Kontaktgabe in einer stützenförmigen Zuleitung 15 eingespannt, die aus gut leitendem Material besteht und im wesentlichen rotationssymmetrisch ausgebildet ist. Am oberen Ende der Zuleitung 15 befindet sich eine der Breite des Verdamp ferschiffchens 10 entsprechende Ausnehmung 16, die beidseitig von Spannbacken 17 begrenzt wird. Der Strom übergang erfolgt durch zwischengelegte Graphitfolie, die elastisch genug ist, bei Wärmeausdehnungen der Schiffchen den elektrischen Kontakt aufrechtzuerhalten.

Die Zuleitung 15 besitzt einen ringförmigen Flansch 18, an den sich ein zylindrischer Fortsatz 19, ein Gewinde 20 und ein stark verjüngter Zapfen 21 anschließen.

Unterhalb des Verdampferschiffchens 10 befindet sich ein kastenförmiger, metallischer Hohlkörper 22 entsprechenden Querschnitts, dessen obere Wand 23 mit zwei parallelen Reihen von Bohrungen 24 und 25 versehen ist, von denen in der Abbildung nur jeweils die in der Schnittebene lie genden Bohrungen zu sehen sind. Durch die in der Zeich nung rechts liegende Bohrung 24 ist die Zuleitung 15 mittels des zylindrischen Fortsatzes 19 hindurchgeführt. Der Flansch 18 stützt sich hierbei unter Zwischenschal tung eines isolierenden Dichtelements 26 auf der Ober seite der oberen Wand 23 ab. Ihm gegenüber ist ein zweites isolierendes Dichtungselement 27 angeordnet, welches mittels einer Spannmutter 28 gegen die Wand 23 vakuumdicht verschraubt ist. Die Dichtwirkung kann durch besondere Rundschnurringe 29 zusätzlich verbessert werden. An dem Zapfen 21 ist mittels einer Klemme 30 einer der Leitungsdrähte 31 für die Stromversorgung des Schiffchens 10 befestigt.

Das andere Ende des Verdampferschiffchens 10 ist in analoger Weise zwischen Spannbacken 17′ eingespannt, welche Teil einer stützenförmigen Zuleitung 15′ sind, die mit der Zuleitung 15 identisch ist. Auch die Art der Befestigung in der in der Figur links liegenden Bohrung 25 ist identisch, jedoch mit dem Unterschied, daß als Material für die Dichtelemente 26′ und 27′ ein elektrisch gutleitender Werkstoff verwendet wird.

Eine Phase der Stromversorgung ist an den Hohlkörper 22 angeschlossen, während die andere Phase mit dem Lei tungsdraht 31 verbunden ist. Der Heizstrom für das Verdampferschiffchen 10 fließt somit vom Hohlkörper 22 über die Dichtelemente 26′, 27′ zur Zuleitung 15′ und von hier über das Verdampferschiffchen 10 zur Zuleitung 15 bis zum Gewindezapfen 21 und über die Klemme 30 zum Leitungsdraht 31. Analoge Verhältnisse gelten für ein dahinterliegendes, in der Zeichnung nicht dargestelltes Verdampferelement, von dem nur ein weiterer Leitungsdraht 32 sichtbar ist. Durch die angegebene Stromführung können sämtliche Verdampferschiffchen 10 parallel, jedoch mit unterschiedlicher Leistungsregelung betrieben werden.

Es ist zu erkennen, daß der Hohlkörper 22 nicht nur die Leitungsdrähte 31 und 32 zum Zwecke einer intensiven Kühlung mittels eines darin befindlichen Kühlmediums um schließt, sondern auch einen Teil der stützenförmigen Zuleitungen 15 bzw. 15′. Hierdurch ist es möglich, auch die unteren Enden dieser Zuleitungen stark zu kühlen, so daß eine übermäßige Aufheizung insbesondere der Durch führungen durch die obere Wand 23 durch einen unvermeid baren Wärmefluß vom Schiffchen 10 her vermieden, minde stens aber stark reduziert wird.

Die Leitungsdrähte 31 und 32 verlaufen auf einem Teil ihres Weges parallel zueinander und sind am Ende des kastenförmigen Hohlkörpers 22 durch eine Abschlußwand 33 geführt.

Die Anzahl der Verdampferschiffchen 10 beträgt natürlich ein Vielfaches der in der Zeichnung dargestellten Zahl, wobei zu jeder der rechts liegenden Zuleitungen 15 ein Leitungsdraht 31 bzw. 32 führt.

Oberhalb der Vorratsrolle 14 ist eine zweite Vorratsrolle 34 angeordnet, auf der ein Draht 35 aus Molybdän, Tantal, Zirkon, Seltenen Erden oder vorzugsweise Wolfram aufgewic kelt ist. Durch kontrolliertes Abwickeln bzw. Drehen der Vorratsrolle 34 ist der Draht 35 in das zu verdampfende Material, vorzugsweise in die Aluminiumschmelze, eintauch bar, wo das geschmolzene Metall mit dem Wolfram eine Legierung eingeht. Gemäß der vorliegenden Erfindung bildet diese Legierung einen stabilisierenden Pool, von dem keine Spritzer ausgehen, so daß die sich auf der oberhalb des Verdampferschiffchens 10 vorbeibewegten, über eine Spannrolle 37 geführte Folienbahn 36 eine fehlerfreie (pinhole-frei) Schicht niederschlägt.

Auflistung der Einzelteile

10 Verdampferschiffchen
11 Ausnehmung
12 geschmolzenes Material
13 Aluminiumdraht
14 Vorratsrolle
15, 15′ stützenförmige Zuleitung
16 Ausnehmung
17, 17′ Spannbacke
18 ringförmiger Flansch
19 zylindrischer Fortsatz
20 Gewinde
21 Zapfen
22 kastenförmiger Hohlkörper
23 obere Wand
24 Bohrung
25 Bohrung
26, 26′ isolierendes Dichtelement
27, 27′ zweites isolierendes Dichtelement
28 Spannmutter
29 Rundschnurung
30 Klemme
31 Leitungsdraht
32 Leitungsdraht
33 Abschlußwand
34 Vorratsrolle
35 Wolframdraht
36 Folienbahn
37 Spannrolle

Claims

1. Verfahren zum gleichmäßigen Beschichten größerer Werkstückflächen, beispielsweise von Kondensator folien (36), mit einem zu verdampfenden Beschich tungsmaterial, insbesondere Reinaluminium, wozu das Beschichtungsmaterial in einem in einer Vakuumkammer angeordneten Verdampferschiffchen aufgeschmolzen wird, dadurch gekennzeichnet, daß dem aufgeschmol zenen Beschichtungsmaterial Wolfram, Tantal, Molyb dän, Zirkon oder Elemente der Seltenen Erden in Form eines Blechzuschnitts oder in Draht-, Pulver- oder Granulatform zugegeben wird, wobei sich eine Legie rung ergibt, die den Pool flüssigen Beschichtungsma terials stabilisiert und das Auslösen von Spritzern vermeidet.

2. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, beste hend aus mindestens einem in der Leistung steuer baren, durch Stromdurchgang beheizten, auf stützen förmig ausgebildeten elektrischen Zuleitungen (15, 15′) gehaltenen, vorzugsweise aus Bornitrit und/oder Titandiborit gebildeten trogartigen Verdampfer schiffchen (10) und einem von einer ortsfest gela gerten Vorratsrolle (14) abwickelbaren und aus dem im Verdampferschiffchen (10) zu verdampfenden Mate rial bestehenden, zum Zwecke des Nachchargierens zuführbaren Draht (13), gekennzeichnet durch einen von einer zweiten ortsfest gelagerten Vorratsrolle (34) abwickelbaren und dem geschmolzenen Material (12) zuführbaren Draht (35) aus Wolfram, Tantal, Molybdän, Zirkon oder aus Elementen der Seltenen Erden.

3. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens, beste hend aus mindestens einem in der Leistung steuer baren, durch Stromdurchgang beheizten, auf stützen förmig ausgebildeten elektrischen Zuleitungen gehaltenen, vorzugsweise aus Bornitrit und/oder Titandiborit gebildeten trogartigen Verdampfer schiffchen und einem von einer ortsfest gelagerten Vorratsrolle abwickelbaren und aus dem in Verdamp ferschiffchen zu verdampfenden Material bestehenden, zum Zwecke des Nachchargierens zuführbaren Draht, gekennzeichnet durch einen in unmittelbarer Nach barschaft des Verdampferschiffchens angeordneten Behälter zur Aufnahme von Pulver oder Granulat aus Wolfram, Tantal, Molybdän, Zirkon oder Elementen der Seltenen Erden und einem vom Behälter zum Verdampfer schiffchen geführten Rohrstutzen mit in diesen eingeschalteter Dosier- und/oder Rütteleinrichtung für die programmierte Zumessung des Pulvers bzw. Granulats zur Schmelze im Verdampferschiffchen.